[发明专利]一种异步控制消除水下距离选通激光雷达盲区方法

说明书

技术领域

本发明涉及水下光电探测领域，具体地指一种异步控制消除水下距离选通激光雷达盲区方法。

背景技术

在海洋开发技术研究的整个体系中，水下目标探测是不可缺少的一个环节。水下距离选通技术是一种有效的水下光电探测技术，它采用时间标记的方法将目标反射的激光回波从传输介质的后向散射中区分出来，使带有目标信息的激光脉冲回波恰好在选通相机的选通门开启时间内到达相机并被探测。目前，水下距离选通激光雷达通常都采用同步控制方式：由激光脉冲触发信号控制选通相机开门时间，接收带有目标信息的当前激光脉冲回波。由文献《距离选通水下成像系统成像范围的分析与计算》(葛卫龙，华良洪，韩宏伟.《光学与光电技术》，2013年第11卷,第5期，页数41-43)公开的技术可知，由于控制器、选通相机、线缆对于选通门控信号传播的固有延迟以及系统结构上的约束，激光雷达在近距离处存在探测盲区，一般在在10m以内，但通常不会小于5m。对于水下距离选通激光雷达，特别是成像雷达，探测距离通常小于100m，在水质较差时甚至小于20m，而且在实际应用中近距离(小于10m)范围内目标的探测十分重要，因此消除盲区对于水下激光雷达来说格外重要。

发明内容

本发明的目的就是要解决上述背景技术的不足，提供一种异步控制消除水下距离选通激光雷达盲区方法，可实现对现有水下距离选通激光雷达系统近距离探测盲区内目标的探测，提高雷达探测性能。

本发明的技术方案为：一种异步控制消除水下距离选通激光雷达盲区方法,包括如下步骤:

第一步:测定给定水下距离选通激光雷达系统固有时间延迟t₀,即触发脉冲6传输至选通相机4之间的系统固有延迟时间、控制器3信号 处理延迟时间、选通相机4快门开启固有延迟时间的总和；

第二步：选定所述水下距离选通激光雷达系统需探测的距离l_A，l_A∈(0,l₀)，其中(0,l₀)为水下距离选通激光雷达系统的探测盲区；

第三步：计算控制器3需设定的延迟时间t_set，

t_set＝T-t₀+t_A，

其中，T为所述触发脉冲6的周期，t_A为处在距离l_A的目标回波返回接收镜头5的延迟时间，可表示为

其中，n为水体折射率，c为光在真空中的传播速度。

本发明的有益效果:与目前基于同步脉冲控制选通相机快门的开启时刻的水下距离选通激光雷达系统相比，采用本发明后，通过采用异步脉冲控制水选通相机快门的开启时刻，可有效克服当前水下距离选通激光雷达系统存在探测盲区问题，提升了水下距离选通激光雷达系统的探测性能。

附图说明

图1为本发明一种水下距离选通激光雷达系统的结构示意图；

图2为本发明一种水下距离选通激光雷达系统一个实施例中水下距离选通成像原理示意图；

图3为本发明一种水下距离选通激光雷达系统一个实施例中同步控制示意图；

图4为本发明一种水下距离选通激光雷达系统一个实施例中异步控制示意图；

图5为本发明一种水下距离选通激光雷达系统一个实施例中目标探测示意图；

图中：1-脉冲激光器，2-发射系统，3-控制器，4-选通相机，5-接收镜头，6-触发信号，7-选通门控制信号，8-激光脉冲，9-目标激光回波信号，10-水下距离选通成像雷达，11-在距离l₁处的反射回波，12-选通成像区域(或称选通切片)，13-在距离l₂处的反射回波，t₁-激光脉 冲在距离l₁处的反射回波11到达水下距离选通成像雷达10的时刻，t₂-激光脉冲在距离l₂处的反射回波12到达水下距离选通成像雷达10的时刻,14-探测盲区,15-距离为l_A的选通切片,16-距离为l_B的选通切片。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明。